L'après-midi du 10 février, 2009, le satellite de communication opérationnel Iridium 33 est entré en collision avec le satellite de communication obsolète Cosmos 2251 au-dessus de la Sibérie à une altitude d'environ 800 kilomètres. La collision était à une vitesse de 11,7 kilomètres par seconde et a produit un nuage de plus de 2, 000 morceaux de débris de plus de dix centimètres. Ces débris se sont répandus sur une vaste zone en quelques mois et menacent depuis d'entrer en collision avec d'autres satellites opérationnels. Cet événement a été un signal d'alarme pour tous les opérateurs de satellites, mais aussi pour les politiques. « Le problème des prétendus débris spatiaux – objets artificiels désaffectés dans l'espace – a pris une nouvelle dimension, " dit le professeur Thomas Schildknecht, directeur de l'Observatoire de Zimmerwald et directeur adjoint de l'Institut d'astronomie de l'Université de Berne.

L'espace proche de la Terre se rétrécit

Dans certaines régions orbitales, le risque de collisions est déjà si élevé que les satellites actifs doivent régulièrement effectuer des manœuvres pour éviter les débris. L'Agence spatiale européenne ESA traite des milliers d'alertes de collision par satellite et par an pour sa flotte de satellites et effectue des dizaines de manœuvres par an. Dans la plupart des cas, le partenaire de collision potentiel est l'un d'environ 20, 000 objets de débris spatiaux connus. "Malheureusement, les orbites de ces satellites désaffectés, les étages supérieurs du lanceur ou les fragments de collisions et d'explosions ne sont pas connus avec une précision suffisante, c'est-à-dire à quelques centaines de mètres seulement, " explique Schildknecht. Il est donc souvent impossible de décider si une manœuvre d'évitement, ce qui est très coûteux dans chaque cas, est même nécessaire et réduit vraiment le risque.

Orbites précises grâce aux mesures de distance laser

La mesure des distances à de tels objets à l'aide de la méthode de télémétrie laser par satellite est une technologie efficace pour améliorer la précision de la trajectoire à quelques mètres. "Nous utilisons la technologie de l'observatoire de Zimmerwald depuis des années pour mesurer des objets équipés de rétroréflecteurs laser spéciaux. Seuls quelques observatoires dans le monde ont réussi à déterminer les distances des débris spatiaux à l'aide de dispositifs spéciaux, lasers puissants à ce jour, " poursuit Schildknecht. Ces mesures n'étaient d'ailleurs auparavant possibles que la nuit.

La percée :les observations de jour à l'aide d'un laser géodésique

Le 24 juin, 2020, des chercheurs de l'Université de Berne ont réussi pour la première fois à effectuer des observations à la lumière du jour de débris spatiaux à l'aide d'un laser géodésique à la Station optique au sol suisse et à l'Observatoire de géodynamique de Zimmerwald. Les systèmes laser géodésiques sont au moins un ordre de grandeur moins puissants que les lasers à débris spatiaux hautement spécialisés. En outre, la détection des photons laser individuels réfléchis de manière diffuse par les objets de débris spatiaux dans le flot de photons d'arrière-plan lumineux du ciel diurne pose un défi particulier. Le succès de l'observatoire de Zimmerwald n'a été possible que grâce à la combinaison d'un suivi actif des débris à l'aide d'une caméra scientifique CMOS hautement sensible avec un traitement d'image en temps réel et un filtre numérique en temps réel pour détecter les photons réfléchis par l'objet.

Thomas Schildknecht commente :« La possibilité d'observer en journée permet de multiplier le nombre de mesures. Il existe tout un réseau de stations à lasers géodésiques, qui pourrait à l'avenir aider à constituer un catalogue très précis des orbites des débris spatiaux. Des orbites plus précises seront essentielles à l'avenir pour éviter les collisions et améliorer la sécurité et la durabilité dans l'espace."